Was ist Erdstrahlung?
Erdstrahlung ist die Menge an Wärme oder Lichtenergie, die die Erde zurück in den Weltraum abgibt, hauptsächlich als Prozentsatz der Gesamtstrahlung, die sie von der Sonne empfängt. Dies wird auch als Albedo bezeichnet, die als Verhältnis oder Prozentsatz der Menge an Lichtenergie ausgedrückt wird, die ein beliebiger Sternkörper, einschließlich Planeten, Asteroiden oder Raumfahrzeuge, von seiner Oberfläche reflektiert, verglichen mit dem, was empfangen wird. Ein anderer Begriff für Erdstrahlung ist Outgoing Longwave Radiation (OLR). Dies bezieht sich allgemein auf die Tatsache, dass das, was die Erde in den Weltraum ausstrahlt, zumeist Infrarotlichtwellen sind, die für den Menschen unsichtbar sind und eine Form von Wärmeenergie oder Schwarzkörperstrahlung darstellen.
Die Erdoberflächenstrahlung als Nettoverlust an Energie von der Oberfläche erweist sich aufgrund atmosphärischer Dämpfungseffekte als ziemlich gering. Die durchschnittliche Menge an Sonnenenergie, die die Erde über den Grenzen der Atmosphäre empfängt, wird auf 1.370 Watt pro Quadratmeter geschätzt. Ab 2010 fand die Spitzenstrahlung in äquatorialen Wüstenregionen mit Werten von etwa 350 Watt pro Quadratmeter wieder in den Weltraum statt und sank auf weniger als 150 Watt pro Quadratmeter, als man sich den Polkappen näherte. Die tatsächliche Strahlungsmenge, die von einem Ort in den Weltraum entweicht, hängt von den kurzfristigen Bedingungen in der Atmosphäre ab, die sich unterschiedlich auf die Blockierung und Absorption von langwelligem Licht auswirken. Mit dem Anstieg der Treibhausgaswerte in der Atmosphäre aufgrund globaler Industrieaktivitäten nimmt auch dieser Effekt zum Abfangen von Wärme zu, wodurch das allgemeine Strahlungsniveau der Erde insgesamt verringert wird.
Die US-amerikanische National Aeronautics and Space Administration (NASA) hat Zahlen für verschiedene Aspekte des Strahlungshaushalts der Erde berechnet. 6% des atmosphärisch empfangenen Sonnenlichts werden sofort in den Weltraum reflektiert und weitere 20% werden von der Wolkendecke reflektiert. Weitere 19% der Strahlung gelangen nie an die Oberfläche, da 16% von der Atmosphäre und 3% von Wolken absorbiert werden. Von dem Licht, das die Erdoberfläche erreicht, werden 4% sofort in den Weltraum zurückgeworfen. Der Rest des Lichts, das die Oberfläche von Land und Ozeanen erreicht - 51% -, besteht aus der Erdstrahlung.
Etwa 70% der etwas mehr als die Hälfte der Sonnenenergie, die auf die Erdoberfläche trifft, entweicht schließlich in den Weltraum, während der Rest von der Atmosphäre und dem Wasserdampf absorbiert wird. Dies bedeutet, dass ungefähr ein Drittel der von der Sonne auf die Erdoberfläche auftreffenden Strahlung und ein Drittel des Lichts, das die Oberfläche nie erreicht und von der Atmosphäre selbst reflektiert wird, in den Weltraum zurückgeworfen werden. Während der Energieübertragungsprozess kontinuierlich ist, strahlt die Erde auch nachts mehr in den Weltraum als tagsüber, da die Temperatur der Erdoberfläche einen direkten Einfluss auf den Wärmeverlust hat und der Planet einen allmählichen Wärmeverlust erfährt kühlende Wirkung in der Nacht.
Verschiedene Oberflächen auf der Erde haben jedoch unterschiedliche Werte für Albedo oder Verhältnisse für die Menge an Lichtenergie, die sie absorbieren und reflektieren. Eine Albedo von 0 würde einer vollständigen Energieaufnahme entsprechen, und ein Wert von 1 würde einer vollständigen Reflexion entsprechen, die in der Realität niemals auftritt. Oberflächen wie Beton haben einen Reflexionsgrad von 55%, Gras von 25% und einen typischen Boden von 17%. Regionen der Erde, die eine sehr hohe Albedo für nahezu vollständige Erdstrahlungseffekte aufweisen, umfassen Regionen, die mit Neuschnee bedeckt sind und zwischen 80% und 90% liegen, und Regionen mit einer sehr niedrigen Albedo und nahezu vollständiger Absorption von Lichtenergie umfassen Nadelholz Wälder auf dem Höhepunkt der Vegetationsperiode mit einer reflektierenden Qualität von 8%.